Лес - хранитель влаги

Сушит лес землю или, наоборот, увлажняет?

Еще совсем недавно, лет 50 назад, даже специалисты-лесоводы не могли ответить на этот вопрос. Одни из них утверждали, что лес обезвоживает почву, другие доказывали, что лес накапливает, хранит и распределяет запасы почвенных и наземных вод.

Споры эти имели, разумеется, основания. В районах избыточного увлажнения, например, стоило только вырубить лес, как на этом месте тотчас же возникало болото. А как только снова вырастали деревья, болото исчезло. Значит, лес выкачивает из земли воду, лишает почву влаги?

Да, в зоне избыточного увлажнения так оно и есть. Здесь деревья растут быстрее, и для их роста требуется много влаги. Даже в обычных условиях умеренной зоны одна береза, например, только за один сезон вегетации расходует на себя 7 тысяч, а столетний бук - 9 тысяч литров воды. В условиях же переувлажнения расход влаги еще больше.

В южных переувлажненных зонах очень быстро растут особо влаголюбивые породы деревьев, например, эвкалипт. Это дерево в силу своей биологической особенности, как живой насос, беспрерывно качает воду из земли. Эвкалипт и используют для осушения болот. С помощью эвкалипта осушены огромные болота в Италии, а у нас в стране это дерево коренным образом изменило гидрологический режим Колхиды - обширной плодородной, но заболоченной низменности в Западной Грузии. С осушенных эвкалиптовыми лесами колхидских болот колхозы и совхозы получают теперь основную долю грузинских цитрусовых плодов - лимонов, апельсинов, мандаринов, грейпфрутов, а также другую ценную сельскохозяйственную продукцию.

Но если лесные породы выкачивают воду из земли, то зачем же сажать леса в зоне недостаточного увлажнения, тем более в засушливых степях, где и без того воды не хватает?

Вот об этом и спорили долгое время ученые.

Даже один из самых авторитетных лесоводов, известный почвовед-геоботаник академик Г. Н. Высоцкий, изучавший гидрологическую роль леса и полезащитного лесоразведения, одно время утверждал, что лес иссушает почву. Свое мнение он основывал на опытах тоже известного русского почвоведа П. В. Отоцкого, который многие годы наблюдал за уровнем воды в колодцах, отрытых в глубине Шипова леса Воронежской области и на соседнем с ним поле. Воды в лесных колодцах было меньше, чем в полевых, и Отоцкий сделал вывод, что лес выкачивает эту воду.

Данные этих наблюдений показались академику Высоцкому убедительными. Он согласился с воронежским экспериментатором и... сделал ошибку, которая была обнаружена через 40 лет, когда ученого уже не было в живых.

В научном эксперименте результат порой зависит от вроде бы незначительных факторов. Так случилось и с опытом П. В. Отоцкого. Ученые решили поставить этот опыт заново, несколько видоизменив его. Они вырубили лес вокруг шиповских колодцев. Вопреки ожиданиям, воды в них не прибавилось ни через год, ни через пять лет. Значит, не лес виновник снижения уровня воды в колодцах. А что же? Оказалось, что в этом повинна протекающая здесь река Середа, русло которой залегало ниже дна лесных колодцев. Она-то и отсасывала воду из-под леса.

Значение леса как собирателя, хранителя и распределителя влаги можно проследить и на других примерах. В 1891 году сильная засуха поразила Харьковскую, Екатеринославскую (ныне Днепропетровская область), Саратовскую, Курскую, Воронежскую губернии. Ученые стали доискиваться причины такого жестокого стихийного бедствия, и вот что обнаружили. Оказывается, за несколько лет до этого в указанных губерниях велась интенсивная рубка леса. За десять предшествующих засухе лет здесь было сведено две трети лесов.

Примерно в это же время землевладелец, некто Игнатьев, чтобы защитить свою усадьбу от снежных заносов, посадил невдалеке березовую рощу. Зимой деревья собирали возле себя огромные снежные сугробы, и земля вокруг усадьбы долго оставалась влажной, несмотря на часто дующие здесь знойные и сухие ветры. Через несколько лет Игнатьев заметил, что воды в колодце, вырытом на усадьбе, становится с каждым годом все больше. Даже во время сильной засухи, когда пересохли колодцы во всех прилегающих деревнях, колодец Игнатьева по-прежнему был наполнен водой. Поняв, что такое явление связано с березовой рощей, Игнатьев посадил вокруг усадьбы большой фруктовый сад. С тех пор он уже никогда не бедствовал с водой.

В дореволюционной России почти не велась научно-исследовательская работа по гидрологии. Поэтому факты, подобные приведенным, были настоящей находкой для исследователей, пытавшихся установить роль лесов в водном режиме данной местности.

Обобщив эти и другие подобные факты, известный русский почвовед В. В. Докучаев пришел к твердому убеждению, что лес - надежный собиратель, хранитель и справедливый распределитель влаги.

Докучаев был инициатором закладки лесных полос в степной зоне. Еще в конце прошлого столетия под его руководством были заложены защитные лесополосы в засушливой Каменной степи Воронежской губернии. Они сохранились до наших дней, коренным образом изменив гидрологический режим этой местности. Под покровом лесных полос каменностепные колхозы и совхозы при любых погодных условиях ежегодно получают обильные урожаи зерна, картофеля, овощей и других сельскохозяйственных культур.

Сейчас уже точно установлено положительное гидрологическое значение лесов, особенно для засушливых районов и районов неустойчивого увлажнения. Государственные лесхозы создали небывалые в мировой практике по своим масштабам восемь защитных лесных полос на участках Воронеж - Ростов-на-Дону, Пенза - Каменск, Белгород - река Дон, Камышин - Волгоград, Саратов - Астрахань, Чапаевск - Владимирова, гора Вишневая - Каспийское море и Волгоград - Элиста - Черкесск.

Эти полосы были заложены в начале пятидесятых годов в связи с постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 20 октября 1948 года. Предусмотренные этим постановлением лесонасаждения и другие агромелиоративные мероприятия не случайно получили в народе название "Великого плана преобразования природы". Программа эта предусматривала создание не только государственных лесных полос на водоразделах и по берегам рек Волги, Урала, Дона, Северного Донца, но и закладку полезащитных лесных полос на землях колхозов и совхозов, по склонам оврагов и балок, вокруг прудов и водоемов, а также облесение и закрепление песков. По объему и масштабам работ это самый большой в истории производственный опыт защитного лесоразведения, который еще долгое время будет служить предметом детального изучения и обобщения.

Сейчас эти полосы еще довольно молоды - им нет и четверти века. Но даже в этом возрасте они уже оказывают большое влияние на регулирование стока воды, гидрологический режим местности, улучшение микроклимата, а также надежно защищают прилегающие поля от вредоносного действия стихийных сил природы - суховеев, засух, пыльных бурь. А ведь еще совсем недавно, четверть века назад, хороший урожай в этих местах удавался раз в три-четыре года. В Поволжье, например, за 70 лет, предшествующих закладке Государственных лесных полос, засуха повторялась 20 раз, в Воронежской и Ростовской областях - 19 раз.

Конечно, нельзя рассматривать лес и лесные полосы как некую панацею, универсальное средство от всех земледельческих бед. Значение леса и лесонасаждений будет тем большим, чем выше в хозяйствах общая агрономическая культура. И в зоне закладки Государственных лесных полос их воздействие на урожайную силу полей сочеталось с благотворным влиянием возросшей культуры земледелия.

Как же влияет гидрологическая способность лесонасаждений на плодородие земли, на рост урожайности сельскохозяйственных культур?

Известно, что растениям во все периоды их жизни необходима вода. Она не только является главным компонентом самого растительного организма, занимая в нем ⁴/₅ объема и общего веса, но и выполняет много других задач, связанных с жизнедеятельностью растительных организмов, участвует во всех биологических процессах, происходящих в клетках. Вода растворяет необходимые растению для роста питательные вещества. Она же служит средством транспортировки их - сокодвижение обеспечивает доставку питательных веществ от корней к листьям и от листьев к корням. Вода обладает большой теплоемкостью, поэтому она обогревает растения, когда им "холодно", и охлаждает, когда им "жарко". С помощью воды в растительных клетках поддерживается определенное напряжение (тургор), который придает растению ту или иную форму и устойчивость. Вода участвует также в процессе дыхания растений и фотосинтезе - процессе создания зелеными растениями сложных органических веществ из неорганических веществ при помощи лучистой световой энергии солнца, поглощаемой хлорофиллом. На испарение (транспирацию) растение расходует больше ⁹/₁₀ всей поступающей в него воды. Этим растения в значительной мере защищают себя от перегрева. Вот почему для получения высоких урожаев очень важно, чтобы в почве было достаточно влаги и чтобы надземные слои воздуха имели достаточную насыщенность водяными парами.

Роль заботливого собирателя, хранителя и распределителя влаги и выполняют лес и лесные полосы. Мы уже говорили, что одним из источников снабжения поля водой является снег, задерживаемый лесом, защитными лесонасаждениями. Лесные насаждения и лесополосы, задерживая снег и защищая его от сдувания ветром, одновременно "заботятся" и о полном использовании его для увлажнения почвы. В течение зимы снег постепенно подтаивает снизу, и влага, впитываясь в землю, перемещается из верхних слоев почвы в нижние. Весной, когда с полей в балки и овраги сбегают ручейки, безлесные площади теряют большую часть талой и дождевой воды. В лесу же в это время снег тает медленно, как бы нехотя, и снеготаяние здесь обычно заканчивается на 25-30 дней позже, чем в поле.

Дождевая вода с открытого поля тоже беспрепятственно стекает в овраги и балки, не принося никакой пользы. В лесу же кроны деревьев задерживают падение водяных капель на землю, способствуя более равномерному впитыванию влаги почвой. Лес, таким образом, замедляя поверхностный сток талых и дождевых вод, помогает воде прокладывать себе путь на поле под землей и обильно увлажнять почву на больших площадях. Талая и дождевая вода, задержанная лесом и лесополосами, повышает также дебит воды в близлежащих реках и водоемах.

Весной во время снеготаяния вода особенно интенсивно растекается по земле, пропитывая почву. Это происходит потому, что лесные почвы, пронизанные массой корней растений и имеющие хорошую комковатую структуру, обладают высокой инфильтрационной способностью, то есть свойством хорошо впитывать влагу.

Особым свойством обладает и лесная подстилка из опавших листьев и отмерших растений: она, как губка, впитывает атмосферные осадки и талые воды и способствует наиболее полному поглощению их почвой. К тому же лесная подстилка, укрывая почву, предохраняет ее от резких колебаний летних и зимних температур, а стало быть, от глубокого промерзания почвы. Опыты показали, что на водоразделе безлесного профиля почва промерзает в отдельные годы на глубину от 80 до 150 сантиметров, тогда как в лесополосах шириною 60-100 метров глубина промерзания не превышает 7-8 сантиметров. К моменту снеготаяния этот слой успевает почти полностью оттаять, отчего почва становится более влагоемкой, ее фильтрационная способность повышается. Вода при этом свободно проникает в нижние горизонты почвогрунта, как бы создавая подпочвенные водохранилища, запасы влаги на случай высыхания верхних почвенных слоев.

Наконец, лес, затеняя кронами деревьев снег и замедляя темпы его таяния, уменьшает интенсивность поверхностного стока. Стволы деревьев, заросли кустарника, подлеска тоже задерживают стекающую воду, разбивают ее на мелкие ручейки, замедляют скорость потоков и тем самым помогают почве полнее впитывать талые и ливневые воды. От этого прилегающие к водоразделу пахотные земли хорошо увлажняются, увеличиваются запасы воды в местных водоемах.

Наблюдения показывают, что в результате мелиоративного воздействия лесонасаждений интенсивность поверхностного стока на полевых склонах уменьшается в 2-3 раза. Следовательно, поля, расположенные в пределах защитной зоны, поглотят снеговой воды на 40-60 процентов больше, чем такие же поля в безлесной местности. Благодаря этому к началу вегетации сельскохозяйственных растений запасы влаги на защищаемых лесом участках будут составлять до 540 тонн на каждый гектар. Это очень хорошая водообеспеченность, гарантирующая высокие урожаи всех возделываемых на неорошаемых землях культур. Особая ценность запасенной снеговой влаги в том, что она оказывается доступной растению в самый критический момент его роста - в начале всходов, когда слабая корневая система еще не в состоянии добыть воду из более глубоких слоев почвы.

Летом лес не только защищает окружающие поля от смертельного дыхания суховеев, но и постепенно отдает им накопленную зимой и весной влагу через грунтовые воды и внутрипочвенный сток. И долго, до середины лета, лес поддерживает полноводность рек, питая их запасенной влагой.

Особенно большую водорегулирующую роль в течение всего года выполняют леса и лесонасаждения на склонах полей и гор. Они перехватывают сдуваемый с верхних, безлесных частей склона и водоразделов снег, стекающую в период весеннего снеготаяния и летних дождей воду. Лесная подстилка, характерный микрорельеф, обилие ходов корней в лесной почве создают условия для перевода поверхностного стока во внутрипочвенный, что приводит к обильному увлажнению почвы под лесом и равномерному распределению влаги вниз по склону.

В последнее время в связи с интенсификацией работ по облесению балок и оврагов все более широкое распространение получает особый вид лесных насаждений, называемых насаждениями-илофильтрами. Само название "илофильтры" говорит о том, что назначение их заключается в фильтрации воды, осаждении взвешенных в ней частиц ила. Такие насаждения делают по дну балок и оврагов, чтобы они одновременно и защищали дно от размывающего действия сточных вод.

Лес, как видим, выполняет довольно разнообразную и очень важную роль в накоплении, хранении и распределении почвенной влаги. Вот почему почвоведы, мелиораторы, агрономы считают, что создавать полезащитные лесополосы по границам севооборотов, а также производить лесонасаждения по оврагам, балкам и на водоразделах целесообразно даже в таких богатых лесами областях, как, например, Подмосковье. В тех же местах, где часто наблюдается водная эрозия, такие лесонасаждения просто необходимы, без них нельзя рассчитывать на высокие урожаи.

Примером правильного использования полезащитных лесных полос, водоохранных, противоэрозийных и других лесных насаждений может служить совхоз "Сабуровский" Орловской области, которая, как известно, расположена в центральной части Средне-Русской возвышенности и имеет много сходного в почвенно-климатическом отношении с прилегающими областями Нечерноземья.

Поля совхоза "Сабуровский" имеют самые различные уклоны, сильно изрезаны балками, оврагами, долинами многочисленных небольших рек. Еще совсем недавно во время весеннего таяния снега и обильных летних дождей бурные водные потоки безжалостно размывали пахотный слой почвы, приовражные склоны, дороги этого совхоза. О хороших урожаях здесь тогда и не мечтали. Совхоз долгое время оставался убыточным. Чтобы поправить дело, специалисты совхоза решили произвести широкое полезащитное и противоэрозийное лесонасаждение. Речь шла не только о создании лесополос, но и о качественно новом использовании лесопосадок в системе целого комплекса агролесомелиоративных мероприятий. Задача заключалась в том, чтобы создать разумную систему лесополос различного назначения, сочетая лесопосадки с устройством простейших гидротехнических сооружений и с агротехническими противоэрозийными приемами земледелия.

За несколько лет совхозу удалось посадить лес на эродируемых склонах, создать полезащитные и водорегулирующие лесные полосы, вырастить приовражно-балочные лесные насаждения как в виде почвозащитных полос, так и в виде сплошных посадок.

Была практически создана строгая и стройная система полезащитных лесных полос в сочетании со сплошными противоэрозийными и водоохранными лесонасаждениями, взаимосвязанными между собой. В такой системе водорегулирующие лесонасаждения предназначались для того, чтобы предотвратить зарождение водных размывающих потоков на полях, а полезащитные и приовражные лесные полосы должны были приостановить размыв склонов и дальнейшее образование оврагов. Кроме того, приовражные и прибалочные лесополосы защищали пашни от выноса водой питательных веществ, стали надежным регулятором силы водного потока, а также непреодолимым препятствием на пути ветров, сдувающих с полей зимой снег, а летом верхний слой почвы.

Одновременно с лесонасаждениями на наиболее эродированных участках в "Сабуровском" провели залужение, а на путях особо быстрого стока талых и дождевых вод соорудили простейшие водозадерживающие земляные валы и распылители стока. В качестве обязательных противоэрозийных мероприятий стали практиковаться прогрессивные приемы агротехники. В совхозе, в частности, внедрены специальные противоэрозийные севообороты, пахота ведется поперек склонов, проведено коренное и поверхностное улучшение лугов на склонах и на дне балок путем посева трав и почвоукрепляющих растений.

Что это дало совхозу "Сабуровский"?

В результате действия комплекса противоэрозийных и ветрозащитных лесных насаждений в сочетании с высокой культурой земледелия эрозия почвы почти полностью прекратилась, а урожайность всех возделываемых в хозяйстве культур за последние годы возросла в 2-3 раза и больше. Совхоз давно уже вышел из числа нерентабельных хозяйств и год от года получает все более высокие прибыли. Затраты на проведение лесомелиоративных работ окупились высокими валовыми сборами сельскохозяйственной продукции.

В Подмосковье, на Смоленщине и в других областях Нечерноземья, где лесов природных сравнительно много, едва ли есть необходимость производить лесные насаждения массивами или создавать широкие полезащитные лесные полосы, поскольку под них пришлось бы отводить пахотные земли, которых и так недостаточно. Вероятно, здесь целесообразно осуществлять колочные посадки леса на непригодных для сельскохозяйственного пользования участках, а также проводить насаждения почвозащитных и водоохранных лесов по балкам и оврагам. Кстати, такие овражные и балочные посадки не только предупреждают эрозию почвы, но и помогут хозяйствам использовать эти балки и овраги для устройства водохранилищ с целью расширения орошаемой площади на местном стоке. Многие хозяйства Нечерноземья давно уже с выгодой используют эти возможности повышения урожайности. Например, в совхозе "Проводник" Коломенского района Московской области несколько лет орошают часть земель за счет влаги овражных водохранилищ.

Расширяется строительство балочных прудов для орошения и в хозяйствах Зарайского района, едва ли не самого засушливого в Подмосковье. Даже в благоприятные по погодным условиям годы здешним полям хронически недостает влаги. Зарайцы и решили поэтому использовать особенности неровного рельефа с множеством балок. За счет балочных прудов они уже орошают 3 тысячи гектаров культурных пастбищ и 700 гектаров картофельных плантаций.

Но действие лесов и лесонасаждений не ограничивается только сбором, хранением и распределением влаги. Взрослые леса и лесонасаждения способны оказывать огромное влияние на формирование микроклимата поля. Как это происходит?